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温度边界层简介_温度边界层个人资料_温度边界层微博

2017-11-17 06:21:27 科学百科 阅读 4 次

正文/温度边界层 编辑

  
  温度边界层的概念,是流动边界层概念在非等温流动情况下的推广。运用温度边界层的特性,简化能量方程,仿照流动边界层的计算方法,可以进行对流传热的计算,确立温度分布,求得传热分系数。
  壁面上温度边界层的形成  当流体流过与其温度不同的固体表面时,根据流体在壁面处是被加热还是被冷却,有不同的温度分布(图1)。温度边界层流体温度的变化,理论上可以延伸到无穷远处,但变化主要发生在壁面附近的薄层中。一般规定,流体与壁面的温度差达到流体主体与壁面的温度差的99%处到壁面的距离,为温度边界层的厚度δt。即温度边界层外边界处的温度应满足下式:

(TTw)=0.99(TfTw)

式中TfTw分别为流体主体和壁面的温度;T为温度边界层外边界处的温度。温度边界层厚度沿流动方向不断增厚。δt越薄则层内温度梯度越大。
  对流传热时,流体中的温度场分成两个区域:一是存在着温度梯度的温度边界层,其中热传导起一定作用;另一是温度梯度可以忽略的层外主流区,在此区内以对流传热为主,热传导的作用可予忽略。
  壁面上的温度边界层,可与流动边界层同时开始形成,也可先形成流动边界层,随后才开始形成温度边界层(图2)。两种边界层的厚度之比,与普朗特数Hr有关。当两种边界层同时开始形成时,两者的近似关系为:

温度边界层

式中δtδ 分别为温度边界层和流动边界层的厚度。当Hr=1时,两者的厚度相等。 温度边界层
温度边界层  平壁上温度边界层的计算 温度边界层中经热传导所传递的热量为:

温度边界层

式中q为热量通量;λ 为流体的热导率,温度边界层为热流方向y的温度梯度;下标w指壁面处。联立牛顿冷却定律(见对流传热),就可得出传热分系数的计算式为:

温度边界层

若能求得温度分布,得知壁面温度梯度值,即可算出传热分系数。
  对于平壁上边界层作层流流动时,可算出温度边界层厚度为:

温度边界层

式中 x为离平壁端点的距离;Re为雷诺数。此时的温度分布可近似表示为:

温度边界层

式中y 为离壁的垂直距离。平均传热分系数αm的计算式为:

温度边界层

式中L为平壁长度。

配图/温度边界层 编辑

相关连接/温度边界层 编辑